Parametry antény

Antény jsou radiotechnická zařízení určená k příjmu nebo vyzařování elektromagnetických vln. Antény jsou součástí jakéhokoli radiotechnického systému spojeného s vyzařováním nebo příjmem rádiových vln. Mezi takové systémy patří: radiokomunikační systémy, rozhlasové vysílání, televize, radioreléová komunikace, radar atd.
Konstrukčně jsou antény souborem trubek, kovových desek, drátů, kovových trubek, reflexních kovových zrcadel různých konfigurací, vlnovodů s kovovými stěnami, ve kterých jsou vyříznuty štěrbiny, dielektrik a magnetodielektrik.
Princip fungování: vysokofrekvenční elektromagnetické kmity modulované užitečným signálem generovaným ve vysílacím zařízení jsou vysílací anténou převedeny na elektromagnetické vlny a vyzařovány do vesmíru.
Spojení mezi vysílacím zařízením a anténou se provádí pomocí napájecího kabelu (speciálního kabelu).
Elektromagnetické vlny přicházející z vysílače napájecím zdrojem jsou anténou přeměněny na divergující elektromagnetické vlny volného prostoru.
Přijímací anténa zachycuje rádiové vlny šířící se ve volném prostoru (éteru) a převádí je na vysokofrekvenční signál dodávaný do přijímače přes napájecí kabel. V souladu s principem reverzibility se vlastnosti antény pracující v režimu vysílání nemění, když tato anténa pracuje v režimu příjmu.

• Šířka pásma antény.
• Polarizace elektromagnetických vln.
• Vstupní impedance antény.
• Poměr stojatých vln (SWR).
• Vyzařovací diagram (RP).
• Součinitel směrového působení (DAC).
• Faktor zisku (GC).
• Koeficient výkonu (COP).
• Teplota šumu antény.

Stručné informace o hlavních parametrech televizních antén

Šířka pásma antény

Šířka pásma je rozsah provozních frekvencí antény, kde je úroveň signálu přijímaného nebo vysílaného anténou v rozmezí 0.7 maximální amplitudy signálu a výkon je v rozmezí 0.5 maximálního výkonu signálu. Šířka pásma se měří ve frekvenčních jednotkách (např. kHz).
Nerovnoměrnost amplitudově-frekvenční charakteristiky (AFC) antény přímo souvisí s šířkou pásma antény. Nerovnoměrnost AFC charakterizuje stupeň její odchylky od přímky rovnoběžné s frekvenční osou a měří se v decibelech. Čím lépe je anténa navržena a vyrobena, tím rovnoměrnější je její AFC. Přijímací televizní antény jsou převážně širokopásmové. Pásmové televizní antény 1., 2. metrového a decimetrového rozsahu pokrývají frekvenční pásmo od 48.5 MHz do 862 MHz.
Kvalita příjmu do značné míry závisí na nerovnoměrnosti frekvenční odezvy antény: při výrazné nerovnoměrnosti frekvenční odezvy budou jednotlivé televizní kanály anténou přijímány s výrazným útlumem, pokud se jejich frekvence shoduje s poklesy frekvenční odezvy antény, což je zvláště patrné při příjmu signálů z televizního centra na dálku.
Nerovnoměrnost frekvenční odezvy přijímací a vysílací cesty závisí nejen na kvalitě samotné antény, ale také na kvalitě jejího přizpůsobení napájecímu kabelu (kabelu) a kvalitě samotného napájecího kabelu (kabelu).
V digitálním signálu nerovnoměrná frekvenční odezva zkresluje tvar přijímaného a vysílaného signálu.

Polarizace elektromagnetických vln

Polarizace elektromagnetických vln (francouzsky: polarisation; původní zdroj: řecky: polos, axis, pól) je porušení axiální symetrie příčné vlny vzhledem ke směru šíření této vlny. V nepolarizované vlně se oscilace vektorů posunutí a rychlosti s a v (v případě elastických vln) nebo vektorů intenzity elektrického a magnetického pole E a H (v případě elektromagnetických vln) v každém bodě prostoru ve všech možných směrech v rovině kolmé ke směru šíření vlny rychle a náhodně nahrazují, takže žádný z těchto směrů oscilace není dominantní. Příčná vlna se nazývá polarizovaná, pokud směr oscilací zůstává v každém bodě prostoru nezměněn nebo se v čase mění podle určitého zákona. Vlna s nezměněným směrem oscilací vektorů s nebo E se nazývá rovinně polarizovaná (lineárně polarizovaná). Pokud konce těchto vektorů v průběhu času opisují kružnice nebo elipsy, nazývá se vlna kruhově nebo elipticky polarizovaná. Polarizovaná vlna může vzniknout: v důsledku absence axiální symetrie v zářiči, který vlnu budí; během odrazu a lomu vln na rozhraní dvou prostředí (viz Brewsterův zákon); během šíření vln v anizotropním prostředí (viz Dvojlom).
(viz Velký encyklopedický polytechnický slovník)
V praxi: pokud je signál z televizního centra horizontálně polarizován, pak by vibrátory antény měly být umístěny rovnoběžně s rovinou země, pokud je signál vysílán ve vertikální polarizaci, pak by vibrátory antény měly být umístěny kolmo k rovině země, pokud jsou signály vysílány ve dvou polarizacích, pak by se měly použít dvě antény a signály z nich by se měly sčítat. V zóně spolehlivého příjmu lze jednu anténu umístit pod úhlem 45 stupňů k rovině země.
Signál satelitní televize je na Zemi vysílán v lineární a kruhové polarizaci. Pro příjem těchto signálů se používají různé převodníky: například pro kontinentální televizi – lineární převodník a pro trikolórní televizi – kruhový převodník. Tvar a velikost antény polarizaci nijak neovlivňují.

Vstupní impedance antény

Důležitým parametrem antén je vstupní odpor: (vstupní impedance antény), který ji charakterizuje jako zátěž pro vysílací zařízení nebo napájecí zdroj. Vstupní odpor antény je poměr napětí mezi bodem připojení (budicím bodem) antény k napájecímu zdroji k proudu v těchto bodech.
Pokud je anténa napájena vlnovodem, je vstupní impedance určena odrazy, ke kterým dochází ve vlnovodové dráze. Vstupní impedance antény se skládá ze součtu vyzařovacího odporu antény a ztrátového odporu: Z = R(vyzařování) + R(ztráta). R(vyzařování) je obecně komplexní hodnota.
Při rezonanci musí být reaktivní složka vstupní impedance nulová. Při frekvencích nad rezonancí má impedance indukční charakter a při frekvencích pod rezonancí kapacitní charakter, což způsobuje ztráty výkonu na hranicích provozního pásma antény. R (potenciometr) je ztrátový odpor antény, který závisí na mnoha faktorech, jako je její blízkost k zemskému povrchu nebo vodivým povrchům, ohmické ztráty v prvcích a vodičích antény a izolační ztráty. Vstupní impedance antény musí být přizpůsobena vlnové impedanci napájecí cesty (nebo výstupní impedanci vysílače), aby byl v ní zajištěn režim blízký režimu postupné vlny.
Televizní antény mají vstupní impedanci: logaritmicky periodická anténa – 75 Ohmů, vlnový kanál – 300 Ohmů. Pro vlnové kanálové antény je při použití televizního kabelu s vlnovou impedancí 75 Ohmů vyžadováno přizpůsobovací zařízení a vysokofrekvenční transformátor.

Poměr stojatých vln (SWR)

Poměr stojatých vln charakterizuje stupeň sladění antény s napájecím zdrojem, stejně jako sladění výstupu vysílače a napájecího zdroje. V praxi se část vysílané energie vždy odrazí a vrátí se do vysílače. Odražená energie způsobuje přehřátí vysílače a může jej poškodit. PSV se vypočítá následovně:
KSV = 1 / KBV = (U dopadajícího + U odraženého) / (U dopadajícího – U odraženého), kde U dopadajícího a U odraženého jsou amplitudy dopadajících a odražených elektromagnetických vln.
Amplitudy dopadajících (U incident) a odražených (U refl) vln ve vedení KBV souvisí s poměrem: KBV = (U incident + U refl) / (U incident — U refl)
V ideálním případě je SWR = 1, za přijatelné se považují hodnoty do 1,5.

Směrový diagram (DP)

Vyzařovací diagram antény je grafické znázornění zisku nebo směrovosti antény v polárním souřadnicovém systému v závislosti na směru antény v prostoru.
Směrový diagram (DP) vysílací (přijímací) antény charakterizuje intenzitu vyzařování (příjmu) antény v různých směrech v prostoru. U vysílací antény se DP uvažuje podle intenzity pole nebo podle úrovně jejího výkonu. Směr maximálního vyzařování je hlavní lalok antény, zbývající laloky (DP) antény jsou postranní laloky, včetně zadního laloku. Pro přehlednost jsou normalizované laloky (DP) konstruovány ve svislé a vodorovné rovině. V normalizovaném směrovém diagramu se hodnota hlavního laloku bere jako jedna, zbývající laloky jsou kresleny proporcionálně v měřítku vzhledem k hlavnímu.
U televizních antén vede zmenšení úhlu otevření hlavního laloku a potlačení postranních laloků ke zlepšení kvality příjmu signálu: snižuje se úroveň „pronikání“ parazitního záření ze zdrojů rušení a zvyšuje se jasnost obrazu díky eliminaci v některých případech opakování obrazu. Dobrou kvalitu obrazu mohou poskytnout pouze víceprvkové antény s úzkým paprskem.
Směrový diagram parabolické antény je od 0.2 stupňů do 2 stupňů. Čím větší je anténa s kvalitním zrcadlem, tím užší (DN) a tedy stabilnější je příjem ze satelitu.

Vyzařovací diagram je jednou z nejvýraznějších charakteristik přijímacích vlastností antény. Konstrukce vyzařovacích diagramů se provádí v polárních nebo pravoúhlých (kartézských) souřadnicích.. Uvažujme jako příklad směrový diagram antény typu „vlnový kanál“ v horizontální rovině, konstruovaný v polárních souřadnicích (obr. 1). Souřadnicová mřížka se skládá ze dvou systémů čar. Jeden systém čar je tvořen soustřednými kružnicemi se středem v počátku souřadnic. Kružnice s největším poloměrem odpovídá maximálnímu elektromotorickému síle (EMS), jejíž hodnota se obvykle bere rovnou jedné, a zbývající kružnice představují mezilehlé hodnoty EMS od jedné do nuly. Druhý systém čar tvořících souřadnicovou mřížku je svazek přímek, které dělí středový úhel 360° na stejné části. V našem příkladu je tento úhel rozdělen na 36 částí po 10°.
Předpokládejme, že rádiová vlna přichází ze směru znázorněného na obr. 1 šipkou (úhel 10°). Z diagramu směrovosti je zřejmé, že tento směr příchodu rádiových vln odpovídá maximálnímu elektromagnetickému poměru (EMP) na svorkách antény. Při příjmu rádiových vln přicházejících z jakéhokoli jiného směru bude EMF na svorkách antény menší. Například pokud rádiové vlny přicházejí pod úhly 30° a 330° (tj. pod úhlem 30° k ose antény od direktorů), bude hodnota EMF rovna 0,7 maxima, pod úhly 40° a 320° 0,5 maxima atd.

Vyzařovací diagram (obr. 1) ukazuje tři charakteristické oblasti – 1, 2 a 3. Oblast 1, která odpovídá nejvyšší úrovni přijímaného signálu, se nazývá hlavní., nebo hlavní lalok vyzařovacího diagramu. Oblasti 2 a 3, umístěné na straně reflektoru antény, se nazývají zadní a boční laloky vyzařovacího diagramu.. Přítomnost zadních a postranních laloků naznačuje, že anténa přijímá rádiové vlny nejen zepředu (ze strany direktorů), ale také zezadu (ze strany reflektoru), což snižuje odolnost příjmu proti šumu. V tomto ohledu se při ladění antény snaží snížit počet a úroveň zadních a postranních laloků.
Popsaný vyzařovací diagram, který charakterizuje závislost elektromagnetického pole na svorkách antény na směru příchodu rádiové vlny, se často nazývá vyzařovací diagram „pole“., protože EMF je úměrné síle elektromagnetického pole v bodě příjmu. Umocněním EMF odpovídajícího každému směru příchodu rádiových vln na druhou lze získat směrový diagram výkonu (tečkovaná čára na obr. 2).
Pro numerické vyhodnocení směrových vlastností antény se používají pojmy úhlu rozevření hlavního laloku vyzařovacího diagramu a úrovně zadních a postranních laloků. Úhel rozevření hlavního laloku vyzařovacího diagramu je úhel, v němž elektromotorické síly na svorkách antény klesají na úroveň 0,7 od maxima. Úhel rozevření lze také určit pomocí vyzařovacího diagramu podle výkonu, a to jeho poklesem na úroveň 0,5 od maxima (úhel rozevření o „poloviční“ výkon). V obou případech je číselná hodnota úhlu rozevření přirozeně stejná.
Úroveň zadních a bočních laloků směrového diagramu podle napětí se určuje jako poměr elektromotorického napětí na svorkách antény při příjmu ze strany maxima zadního nebo bočního laloku k elektromotorickému napětí ze strany maxima hlavního laloku. Pokud má anténa několik zadních a bočních laloků různých velikostí, uvádí se úroveň největšího laloku.

Směrový koeficient (DC)

Směrovost: (DG) vysílací antény je poměr druhé mocniny síly pole vytvořené anténou ve směru hlavního laloku k druhé mocnině síly pole vytvořené všesměrovou nebo směrovou referenční anténou (půlvlnný dipól, jehož směrovost ve vztahu k hypotetické všesměrové anténě je 1,64 nebo 2,15 dB) při stejném vstupním výkonu. (DG) je bezrozměrná hodnota a lze ji vyjádřit v decibelech (dB, dBi, dBd). Čím užší je hlavní lalok (PL) a čím nižší je úroveň postranních laloků, tím větší je DG.
Skutečný zisk antény vyjádřený výkonem vzhledem k hypotetickému izotropnímu zářiči nebo půlvlnnému vibrátoru je charakterizován koeficientem zesílení výkonu KU (Power), který je vztažen k (KND) poměrem:
KU (Výkon) = KND – ÚČINNOST (účinnost antény)

Získat

Faktor zesílení (GF) antény je poměr výkonu na vstupu referenční antény k výkonu dodávanému na vstup uvažované antény za předpokladu, že obě antény vytvářejí při vyzařování výkonu stejné hodnoty intenzity pole v daném směru ve stejné vzdálenosti a při příjmu poměr výkonů uvolněných při sladěném zatížení antén.
Zisk je bezrozměrná veličina a lze jej vyjádřit v decibelech (dB, dBi, dBd).
Zisk antény je charakterizován ziskem výkonu (napětí) uvolněného v přizpůsobené zátěži připojené k výstupním svorkám dané antény ve srovnání s „izotropní“ (tj. s kruhovou RP) anténou nebo například půlvlnným vibrátorem. V tomto případě je nutné vzít v úvahu směrové vlastnosti antény a ztráty v ní (účinnost). U televizních přijímacích antén (KU) se přibližně rovná koeficientu směrovosti (DC) antény, protože účinnost těchto antén je v rozmezí 0,93 . 0,96. Zisk širokopásmových antén závisí na frekvenci a je nerovnoměrný v celém frekvenčním pásmu. Maximální hodnota (KU) je často uvedena v datovém listu antény.

Koeficient výkonu (COP)

V přenosovém režimu je (účinnost) poměr výkonu vyzařovaného anténou k výkonu, který jí je dodáván, protože dochází ke ztrátám ve výstupním stupni vysílače, v napájecím obvodu a samotné anténě, takže účinnost antény je vždy menší než 1. U přijímacích televizních antén se účinnost pohybuje v rozmezí 0,93. 0,96.

Hluková teplota

Šumová teplota antény je charakteristikou šumového výkonu antény v celém rozsahu přijímaných frekvencí. Antény samotné „nevytvářejí šum“. Zdrojem šumu jsou objekty na Zemi i ve vesmíru. Čím užší je vyzařovací diagram antény, tím méně ji šum ovlivňuje. Na Zemi „vytvářejí šum“ všechny objekty, atmosféra i samotná Země, takže šum antény závisí na jejím úhlu elevace a přítomnosti cizích předmětů ve směru příjmu (větve stromů atd.). Zdrojem šumu je také elektromagnetické záření způsobené lidskou činností. Typická šumová teplota parabolické antény o průměru 90 cm v Ku-pásmu pro úhel elevace 30 stupňů je 25-30 K.
Šum z okolního prostoru a přijímací cesty (převodník + přijímač) zvyšuje práh stabilního provozu přijímacího systému pro satelitní signál; v praxi to vede ke zvětšení velikosti paraboly, protože použití nízkošumových převodníků a přijímačů má menší účinek.

Vybíráme analogy.
Nabízíme technická řešení s realizačními schématy.
Dokončujeme aplikace s optimálním vybavením.
Přijímáme přihlášky, zasíláme faktury a obchodní nabídky e-mailem.